一种UWB三射频测距电路制造技术

本实用新型专利技术的一种UWB三射频测距电路，采用UWB通信技术，利用本领域相关测距算法，通过在测距基站上扩展三个UWB射频模块与单射频标签进行测距。三射频测距基站上的每个UWB射频模块可分别与具有相同信道的单射频UWB标签进行测距，当三射频测距基站上的三个UWB射频模块分别采用三个不同的信道，可实现一个三射频UWB测距基站同时和三个UWB标签并行测距，使测距速度比传统单射频测距基站提升接近3倍，在多目标定位情况下，位置刷新率也将会提高接近3倍。此外，在UWB三射频测距电路的基础上建立实现了驱动方法，驱动方法的主要过程包括：创建三个优先级相同的任务，初始化，循环调度三个任务实现三个UWB射频模块并行收发UWB信号。

【技术实现步骤摘要】
一种UWB三射频测距电路
本技术涉及位置服务
，具体涉及一种UWB三射频测距电路。
技术介绍
最近几年随着对精确定位技术需求的增加，位置服务的相关技术和产业正从室外向室内发展，催生了一系列无线定位技术诸如UWB，WIFI，ZigBee，蓝牙，超声波，红外线等，其中UWB定位技术具有时间分辨率高，穿透力强，抗多径衰弱能力强和抗干扰能力强的特点，使UWB更为适用于室内定位，而其他技术大都由于易受环境影响，定位精度低，定位距离近等，无法满足室内高精度定位的要求。在室内定位领域会出现多个待定位目标，对于多目标场景，对标签定位势必出现定位不同标签之间的干扰问题，以及定位速度慢的问题。目前对于多个UWB标签定位，为了防止通信冲突导致的定位失败，普遍采取的是TDMA方法，即一个调度周期内包含多个时隙，在一个时隙内完成一个UWB标签的定位，由于标签的时钟漂移，一段时间之后要进行校准，所以调度周期不宜过大，再加上其他开销，这样在一个调度周期内标签容量就会很小。若使用三射频基站进行定位，三射频基站上的三个UWB射频模块采用不同的信道，相当于有三个并行调度周期，此时在相同的时间可以定位的标签数目接近原来的3倍。若对于多标签采用单射频的定位，在每个基站放置处需同时放几个单射频基站来实现同时定位多个标签，这样虽然提高了定位容量和速度，但是却增加了开销，而且多个基站不利于统一控制，会使整个定位系统调度更复杂。
技术实现思路
本技术提出的一种UWB三射频测距电路，可使采用不同信道的三个UWB射频模块并行工作，可以把测距速度提高接近3倍，以解决在多目标场景中定位速度慢、标签容量小的问题，同时保证开销不会太高。为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种UWB三射频测距电路，包括电源模块、接口模块、主控模块、多射频转接板、三个UWB射频模块、三个LED模块；电源模块与主控模块相连，用于为主控模块以及通过多射频转接板连接的UWB射频模块提供3.3V的工作电压；接口模块与上位机系统相连，用于与高层数据库及处理过程进行信息交互；主控模块采用MCU为主控芯片，通过SPI接口读写UWB射频模块；多射频转接板与主控模块和UWB射频模块相连，用于连接主控模块和UWB射频模块；UWB射频模块包括具有UWB收发器功能的通信芯片及射频天线，三个UWB射频模块均通过多射频转接板与主控模块通信，用于实现UWB信号的收发；LED模块与UWB射频模块相连，三个LED模块分别用于指示三个UWB射频模块的收发状态。主控模块通过SPI接口读写UWB射频模块，由于UWB三射频测距电路有三个UWB射频模块，故需从主控模块的MCU引出2个GPIO引脚连接到多射频转接板上的二/四译码器的输入端，从二/四译码器的四个输出端选取三个分别连接到三个UWB射频模块的片选线上，通过控制两个GPIO引脚的电平高低来产生4个信号，其中的3个信号SS1、SS2、SS3用来片选三个UWB射频模块中的一个进行通信，另一个信号用来关闭片选，SPI的其它信号线SCK、MOSI及MISO经多射频转接板以总线方式并联到三个UWB射频模块上，由它们共同使用这3条信号线；主控模块上电之后，需要对三个UWB射频模块进行复位，把上述经过二/四译码器得到的作为片选线的三个信号线，分别与主控模块引出的一条GPIO引脚共同连接到多射频转接板上的三个二输入或门的输入端，三个二输入或门的输出端分别连三个UWB射频模块的复位端RSTN1、RSTN2、RSTN3，可以实现复位指定的UWB射频模块；所述UWB射频模块在收发UWB信号产生中断时，从三个UWB射频模块引出中断线IRQ1、IRQ2、IRQ3分别连接到多射频转接板上的三输入或门的三个输入端，三输入或门的输出端连接到主控模块的中断线IRQ上，三个UWB射频模块只要有一个产生中断请求就会触发主控模块的中断响应，主控模块处理中断时，三个UWB射频模块又有中断产生时，主控模块不会立即处理，而是等到当前中断处理完成后再通过轮询三个UWB射频模块的状态寄存器来判断是哪个产生的中断，进而片选该UWB射频模块进行处理；三个LED模块分别与三个UWB射频模块相连，每个LED模块都有两个LED灯用来指示对应的UWB射频模块的接收和发送UWB信号的状态。由上述技术方案可知，本技术所述的UWB三射频测距电路及其驱动方法，通过在传统单射频基站上扩展三个UWB射频模块构成三射频基站，三射频基站上的每个UWB射频模块可分别与具有相同信道的单射频标签进行测距，当三射频基站上的三个UWB射频模块采用不同的信道，三个单射频标签采用与三射频基站对应的三个信道，可实现三射频基站上的三个UWB射频模块并行工作，即一个三射频基站同时和三个标签并行测距，使测距速度比传统单射频基站提升接近3倍。附图说明图1为本技术实例中UWB三射频测距系统示意图；图2为本技术实例中UWB三射频测距模块结构图；图3为本技术实例中主控模块和UWB射频模块和LED模块连接原理图；图4为本技术实例中UWB三射频测距电路的驱动方法的流程图；图5为本技术实例中任务和中断切换时序图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。如图1所示，本技术实施例的一种UWB三射频测距系统，包括单射频标签和使用三射频测距电路的三射频基站，三射频基站安装在固定的位置，三个单射频标签安装在待测目标上，三射频基站上的三个UWB射频模块采用不同的信道，三个单射频标签采用与三射频基站对应的三个信道，三射频基站上的每个UWB射频模块可分别与具有相同信道的单射频标签进行通信，测出标签距离基站的距离，通过接口模块和电脑相连，在电脑上显示实时测距距离和待测目标的位置。三个不同的信道可实现三个UWB标签同时测距，即测距速度比传统单射频基站提升接近3倍，若再增加两个三射频基站，可同时解算出三个待测目标的位置，其中，信道1、信道2、信道3代表互不干扰或干扰较小的不同信道。如图2所示，所述UWB三射频测距电路包括电源模块、接口模块、主控模块、多射频转接板、三个UWB射频模块、三个LED模块。电源模块与主控模块相连，用于为主控模块以及通过多射频转接板连接的UWB射频模块提供3.3V的工作电压；接口模块与上位机系统相连，用于与高层数据库及处理过程进行信息交互；主控模块采用MCU为主控芯片，通过SPI接口读写UWB射频模块；多射频转接板与主控模块和UWB射频模块相连，用于连接主控模块和UWB射频模块；UWB射频模块包括具有UWB收发器功能的通信芯片及射频天线，三个UWB射频模块均通过多射频转接板与主控模块通信，用于实现UWB信号的收发，获取收发信号的时间戳；LED模块与UWB射频模块相连，三个LED模块分别用于指示三个UWB射频模块的收发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种UWB三射频测距电路，包括电源模块、接口模块和主控模块，其特征在于，还包括多射频转接板、三个UWB射频模块、三个LED模块；/n其中，/n电源模块与主控模块相连，用于为主控模块以及通过多射频转接板连接的UWB射频模块提供3.3V的工作电压；/n接口模块与上位机系统相连，用于与高层数据库及处理过程进行信息交互；/n主控模块采用MCU为主控芯片，通过SPI接口读写UWB射频模块；/n多射频转接板与主控模块和UWB射频模块分别相连，用于连接主控模块和UWB射频模块；/nUWB射频模块包括具有UWB收发器功能的通信芯片及射频天线，三个UWB射频模块均通过多射频转接板与主控模块通信，用于实现UWB信号的收发；/nLED模块与UWB射频模块相连，三个LED模块分别用于指示三个UWB射频模块的收发状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种UWB三射频测距电路，包括电源模块、接口模块和主控模块，其特征在于，还包括多射频转接板、三个UWB射频模块、三个LED模块；
其中，
电源模块与主控模块相连，用于为主控模块以及通过多射频转接板连接的UWB射频模块提供3.3V的工作电压；
接口模块与上位机系统相连，用于与高层数据库及处理过程进行信息交互；
主控模块采用MCU为主控芯片，通过SPI接口读写UWB射频模块；
多射频转接板与主控模块和UWB射频模块分别相连，用于连接主控模块和UWB射频模块；
UWB射频模块包括具有UWB收发器功能的通信芯片及射频天线，三个UWB射频模块均通过多射频转接板与主控模块通信，用于实现UWB信号的收发；
LED模块与UWB射频模块相连，三个LED模块分别用于指示三个UWB射频模块的收发状态。


2.根据权利要求1所述的一种UWB三射频测距电路，其特征在于：
所述主控模块的MCU引出2个GPIO引脚连接到多射频转接板上的二/四译码器的输入端，从二/四译码器的四个输出端选取三个分别连接到三个UWB射频模块的片选线上，通过控制两个GPIO引脚的电平高低来产生4个信号，其中的3个信号SS1、SS2、SS3用来片选三个UWB射频模块中的一个进行通信，另一个信号用来关闭片选，SPI的其它信号线SCK、MOSI及MISO...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆阳，李庆巧，卫星，魏振春，毕翔，高健，刘邵凡，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34